JP2011529405A - Manufacturing method of composite material - Google Patents

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Abstract

複合材の製造方法およびその製造装置を提供する。複数層の積層体を積み上げテーブルに組み立て、各層はそれぞれ、複数の乾燥繊維等の補強素子を有する。複数層の積層体の第１部分を結合して部分的に結合した複数層の積層体を形成し、複数層の積層体の第２部分は非結合のままにする。この部分的に結合した複数層の積層体を１対の金型間の型キャビティ内でプレス成形して整形した予形成体を形成し、このプレス成形中、積層体の第２部分の複数層は互いにスライドする。液状マトリクス材料を型キャビティ内の整形した予形成体に注入して、その後硬化させる。
【選択図】図１３A method for manufacturing a composite material and an apparatus for manufacturing the same are provided. A multi-layer laminate is assembled into a stacked table, and each layer has a plurality of reinforcing elements such as dry fibers. The first portion of the multi-layer stack is combined to form a partially stacked multi-layer stack, and the second portion of the multi-layer stack remains unbonded. This partially bonded multilayer structure is press-molded in a mold cavity between a pair of dies to form a preform, and during this press molding, the second part of the multilayer body is multilayered. Slide on each other. A liquid matrix material is injected into the shaped preform in the mold cavity and then cured.
[Selection] Figure 13

Description

本発明は、複合材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a composite material.

現在の技術において、複合大型航空機翼の桁部材（スパー）は、通常、自動テープ積層（ＡＴＬ：Automated Tape Laying）技術により、予含浸積層体（プリプレグ）材料から製造し、その後、雄型マンドレル上で所望の形状に熱成形する。スパーは、その後、雄金型上または雌金型内で硬化される。プリプレグの製造においては、オートクレーブの使用が必要であるが、それは莫大な資本投資となる。また、ＡＴＬプロセスでは、単純な***および浅い傾斜といった僅かな厚さ変動、およびほぼ直線的な何らかの折り曲げラインを有する比較的単純な構造を構築することしかできない。より複雑な幾何学的形状（ジオメトリ）および繊維配向構造を形成するには、プリプレグを手作業で、または繊維配向配置技術を利用して載置する必要がある。   In current technology, composite spar of large aircraft wings is usually manufactured from pre-impregnated laminate (prepreg) material by automatic tape laying (ATL) technology and then on the male mandrel To thermoform to the desired shape. The spar is then cured on the male mold or in the female mold. The manufacture of prepreg requires the use of an autoclave, which is a huge capital investment. Also, the ATL process can only build relatively simple structures with slight thickness variations such as simple ridges and shallow slopes, and some fold lines that are nearly linear. To form more complex geometries and fiber orientation structures, it is necessary to place the prepregs manually or using fiber orientation placement techniques.

複合材製造の代替的なプロセスとしては、いわゆる樹脂注入成形法（ＲＴＭ：Resin Transfer Moulding）がある。この方法では、剛体である雄金型と雌金型との間の乾燥繊維に液状樹脂を注入する。従来、複雑な幾何学形状が必要とされる場合、乾燥繊維を雌金型に手作業で載置する。この手作業載置プロセスは労力と時間がかかる。   As an alternative process for manufacturing a composite material, there is a so-called resin injection molding (RTM) method (RTM). In this method, a liquid resin is injected into dry fibers between a male mold and a female mold which are rigid bodies. Conventionally, when complex geometric shapes are required, dry fibers are manually placed on a female mold. This manual placement process is labor intensive and time consuming.

本発明の第１の態様は、複合材を製造する方法を提供し、この方法は、
（ａ）各層が複数の補強素子を有する複数層の積層体を積み上げテーブル上で組み立てる組み立てステップと、
（ｂ）前記複数層の積層体の第1部分を結合して、部分的に結合した複数層の積層体を形成するが、前記複数層の積層体の第２部分は非結合のままとする、結合ステップと、
（ｃ）前記部分的に結合した複数層の積層体を１対の金型間の型キャビティ内でプレス成形して、整形した予形成体を形成するプレス成形ステップであって、このプレス成形ステップ中に、前記積層体の前記第２部分の複数層は互いにスライドする、該プレス成形ステップと、
（ｄ）前記型キャビティ内の前記整形した予形成体に液状マトリクス材料を注入する注入ステップと、および
（ｅ）前記液状マトリクス材料を硬化させる硬化ステップと、
を有する。 A first aspect of the present invention provides a method of manufacturing a composite material comprising:
(A) an assembly step of assembling a multi-layer stack having a plurality of reinforcing elements in each layer on a stacked table;
(B) The first portion of the multi-layer stack is bonded to form a partially bonded multi-layer stack, but the second portion of the multi-layer stack remains unbonded. The join step,
(C) a press-molding step of press-molding the partially bonded multi-layer laminate in a mold cavity between a pair of molds to form a shaped preform, the press-molding step A plurality of layers of the second part of the laminate slide together, the pressing step;
(D) an injection step of injecting a liquid matrix material into the shaped preform in the mold cavity; and (e) a curing step of curing the liquid matrix material;
Have

複数層を、一方の金型ではなく、積み上げテーブルに組み立てることにより、自動化した方法で積層体を組み立てることが容易になる。なぜなら、積み上げテーブルは比較的単純な形状（例えば、ほぼ平坦形状）とすることができるからである。   By assembling a plurality of layers not on one mold but on a stacking table, it becomes easy to assemble a laminate by an automated method. This is because the stacked table can have a relatively simple shape (for example, a substantially flat shape).

プレス成形中、積層体全体ではなく複数層の一部を互いにスライド可能とすることで、層にしわが付くのを防止または少なくとも軽減することができる。   During press molding, it is possible to prevent or at least reduce wrinkling of the layers by allowing a part of the plurality of layers, not the entire laminate, to slide with respect to each other.

マトリクス材は、熱可塑性材料を含むことができる（この場合、硬化ステップ（ｅ）において、マトリクス材料を冷却する）。代案として、マトリクス材は、（重合等の）化学反応により硬化する２種類の部分に分かれた化学系を含むこともできる。より好ましくは、マトリクス材料は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニール・エステル樹脂、またはビスマレイミド（ＢＭＩ）樹脂等の熱硬化性材料である。   The matrix material can include a thermoplastic material (in this case, the matrix material is cooled in the curing step (e)). As an alternative, the matrix material may include a chemical system that is divided into two types of parts that cure by a chemical reaction (such as polymerization). More preferably, the matrix material is a thermosetting material such as an epoxy resin, a polyester resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, or a bismaleimide (BMI) resin.

一般に、補強素子は、ガラス繊維または炭素繊維等の繊維である。積層体における各層は、一連の一方向に配向する繊維、非捲縮織物、またはその他任意の適切な繊維構造を含むことができる。   Generally, the reinforcing element is a fiber such as glass fiber or carbon fiber. Each layer in the laminate can include a series of unidirectionally oriented fibers, a non-crimped fabric, or any other suitable fiber structure.

結合ステップ（ｂ）は、複数層の積層体の第１部分を加熱して結合剤を融解するステップを含むこともできる。結合剤を積層体内に点在させてから融解することができる。または、結合剤を別の層として設け、融解すると積層体に結合剤が含浸するようにすることもできる。代案として、積層体の第１部分における複数層を縫合して積層体を結合することもできる。その他、プレス成形ステップ中に複数層が互いにスライドするのを防ぐ任意の適切な結合方法を用いることができる。   The bonding step (b) can also include heating the first portion of the multi-layer stack to melt the binder. The binder can be interspersed within the laminate and then melted. Alternatively, the binder may be provided as a separate layer and the laminate may be impregnated with the binder when melted. As an alternative, the laminates can be joined by stitching together multiple layers in the first portion of the laminate. In addition, any suitable bonding method that prevents the layers from sliding together during the press molding step can be used.

結合ステップ（ｂ）は、一般に、複数層の積層体の選択した部分を加圧するステップを含む。この加圧は、金型のうち一方の金型を用いて行うことができ、この金型はプレス成形ステップ（ｃ）において引き続き使用する。または、真空バッグの下の当て板を用いて、または、その他の適切な加圧デバイスを用いて行うことができる。   The bonding step (b) generally includes the step of pressing selected portions of the multi-layer stack. This pressurization can be performed using one of the dies, and this dies are subsequently used in the press molding step (c). Alternatively, it can be done using a backing plate under the vacuum bag or using any other suitable pressure device.

結合ステップ（ｂ）は、複数層の積層体を積み上げテーブルに載置した状態で行うことができ、または、複数層の積層体を積み上げテーブルから取り外してから接合することができる。   The coupling step (b) can be performed in a state in which the multi-layer laminate is placed on the stacking table, or can be joined after the multi-layer stack is removed from the stacking table.

好ましくは、本発明の方法は、付加的なコンポーネントを、カセットを構成する２個またはそれ以上のカセット部分の間に付加的なコンポーネントを配置するステップ、カセットを金型のうち一方の金型に設けた凹部に挿入するステップ、液状マトリクス材料を凹部内の付加的なコンポーネントに注入するステップ、および付加的なコンポーネント内の液状マトリクス材料を硬化させるステップ、を有する。以下に説明する実施形態において、複合材は航空機の桁部材（スパー）であり、付加的なコンポーネントはリブポストである。しかし、本発明方法は、他の複合材、例えば翼部または機体の外板の形成に用いることができ、この場合、付加的なコンポーネントとしては、例えば、外板を強化する縦通材（ストリンガー）がある。   Preferably, the method of the present invention comprises the step of placing the additional component between two or more cassette parts constituting the cassette, the cassette being placed in one of the molds. Inserting into the provided recess, injecting liquid matrix material into additional components in the recess, and curing the liquid matrix material in the additional components. In the embodiments described below, the composite is an aircraft spar and the additional component is a rib post. However, the method of the present invention can be used to form other composite materials, such as wings or fuselage skins, where additional components include, for example, stringers that reinforce the skins (stringers). )

通常、硬化した予形成体を成形型から離型するとき、例えば凹部の底部に収容したラムにより、カセットを凹部からエジェクトする。このように、このラムにより、手動による介入なしに、予形成体を金型から離型するのに必要な力を生ずることができる。   Usually, when the hardened preform is released from the mold, the cassette is ejected from the recess by, for example, a ram housed in the bottom of the recess. Thus, the ram can generate the force necessary to release the preform from the mold without manual intervention.

通常、付加的なコンポーネントはカセット部分間で圧縮され、この付加的なコンポーネントをデバルク（減容化）する。このカセット部分は、任意の適切な手段により形成することができるが、好ましくは、凹部は、カセット部分をこの凹部に挿入するとき、強制的に押し付け合わせるテーパ付き凹部とする。カセット部分を押し出して凹部からエジェクトするラムにより、カセット部分を凹部内に引き込んで強制的に押し付け合わせることもできる。ばね等の付勢部材を設けてカセット部分を互いに離れさせることもできる。   Usually, the additional component is compressed between the cassette parts, and the additional component is debulked. The cassette portion may be formed by any suitable means, but preferably the recess is a tapered recess that forces the cassette portion to press when inserted into the recess. The ram that pushes out the cassette portion and ejects it from the recess can also pull the cassette portion into the recess and force it together. An urging member such as a spring can be provided to separate the cassette parts from each other.

本発明の第２の態様は、複合材を製造する装置を提供し、この装置は、積み上げテーブルと、１対の金型であって、この１対の金型間の型キャビティ内で部分的に結合した複数層の積層体をプレス成形して整形した予形成体を形成する、該１対の金型と、および液状マトリクス材料を型キャビティ内の整形した予形成体に注入する注入ポート、を備える。   A second aspect of the invention provides an apparatus for manufacturing a composite material, the apparatus being a stacking table and a pair of molds, partially in a mold cavity between the pair of molds. A pair of molds to form a preformed body by press molding a multi-layer laminate bonded to the mold, and an injection port for injecting the liquid matrix material into the shaped preform in the mold cavity; Is provided.

本発明の様々な好ましい態様は、本明細書に添付する特許請求の範囲において明示される。   Various preferred embodiments of the present invention are set forth in the claims appended hereto.

以下に、添付図面につき、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

乾燥繊維の積層体（スタック）を支持する積み上げテーブルの断面図である。It is sectional drawing of the stacking table which supports the laminated body (stack) of a dry fiber. 雄金型、ベースプレート、および支持フレームの斜視図である。It is a perspective view of a male metal mold | die, a baseplate, and a support frame. リブポストを示す分解図である。It is an exploded view which shows a rib post. ベースプレートおよび雄金型の下側面を示す図である。It is a figure which shows the lower surface of a base plate and a male metal mold | die. ベースプレートの一方の端部を示す図である。It is a figure which shows one edge part of a baseplate. １個のマンドレルを示す図である。It is a figure which shows one mandrel. （ａ）および（ｂ）はＬ字型リブポストの半部のプレス成形法を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the press molding method of the half part of an L-shaped rib post. 積層体を雄金型に接触するまで積み重ねていく状態を示す図である。It is a figure which shows the state which accumulates a laminated body until it contacts a male metal mold | die. 積層体を持ち上げて雄金型に接触させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which raised the laminated body and made it contact with the male metal mold | die. 雄金型により圧縮した積層体の中央ストリップ部分を示す図である。It is a figure which shows the center strip part of the laminated body compressed with the male metal mold | die. 部分的に接合した積層体の断面図である。It is sectional drawing of the laminated body joined partially. トロリを取り外した後のアセンブリを示す図である。It is a figure which shows the assembly after removing a trolley. 回転して積み上げテーブルを取り外した後のアセンブリを示す図である。It is a figure which shows the assembly after rotating and removing the stacking table. 積体を担持する雄金型の側面図である。It is a side view of the male metal mold | die which carries a stack. 雄金型および整形した予形成体の断面図であり、ガイドピンを収容する孔を示す図である。It is sectional drawing of a male metal mold | die and the shaped preform, and is a figure which shows the hole which accommodates a guide pin. 所定位置に下降した雌金型を示す図である。It is a figure which shows the female metal mold | die lowered to the predetermined position. プレス成形中の積層体の断面図である。It is sectional drawing of the laminated body in press molding. 雌金型を取り外した後のアセンブリを示す図である。It is a figure which shows the assembly after removing a female metal mold | die. ベースプレートおよび雄金型の図４におけるＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 4 of a base plate and a male metal mold | die. 回転後のアセンブリを示す図である。It is a figure which shows the assembly after rotation. １個のマンドレルを取り外した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which removed one mandrel. １個のマンドレルを取り外した雄金型の下側面を示す図である。It is a figure which shows the lower surface of the male metal mold | die which removed one mandrel. 積層体を接合しまた整形する代替方法を示す図である。It is a figure which shows the alternative method of joining and shaping a laminated body. 積層体を接合しまた整形する代替方法を示す図である。It is a figure which shows the alternative method of joining and shaping a laminated body. 積層体を接合しまた整形する代替方法を示す図である。It is a figure which shows the alternative method of joining and shaping a laminated body. ヒータマット列を担持する積み上げテーブルを示す図である。It is a figure which shows the stacked table which carries a heater mat row | line | column. 真空アセンブリ形成後のテーブルにおける断面図である。It is sectional drawing in the table after vacuum assembly formation. 図２７の中央部分の拡大図である。It is an enlarged view of the center part of FIG. 雄金型およびカセットの一部を示す分解図である。It is an exploded view which shows a male die and a part of cassette. （ａ）および（ｂ）は雄金型およびカセットの断面図であり、カセットがわずかに持ち上がった状態を示す図である。(A) And (b) is sectional drawing of a male metal mold | die and a cassette, and is a figure which shows the state which raised the cassette slightly. （ａ）および（ｂ）は雄金型およびカセットの断面図であり、リブポストの予形成体を担持するカセットを所定位置に下降させた状態を示す図である。(A) And (b) is sectional drawing of a male metal mold | die and a cassette, and is a figure which shows the state which lowered | hung the cassette which carries the preform of the rib post to the predetermined position. 雄金型およびカセットの斜視図であり、リブポスト予形成体を担持するカセットを所定位置に下降させた状態を示す図である。It is a perspective view of a male metal mold | die and a cassette, and is a figure which shows the state which lowered | hung the cassette which carries a rib post preform to a predetermined position.

図１〜図２２に、複合材の後部桁（スパー）を製造する方法を示す。図１に示す第１製造ステップ（段階）において、複数の乾燥繊維層からなる積層体１を積み上げテーブル２上で組み立てる。各層は、ＥＰＲ０５３１１結合剤を含む、１２Ｋの高抗張力（ＨＴＳ：High Tensile Strength）を有する２８５ｇ／ｍ２の高度単向性の織成体（ＡＵＷ：Advanced Unidirectional Weave）からなる。より詳細には、各層は、一方向に延在する炭素繊維を、直交する方向に延在するガラス繊維と共に織機で織成したものである。ＥＰＲ０５３１１は、ヘキソン・スペシャリティ・ケミカルズ（Hexion Specialty Chemicals）社によって粉末化した材料として供給されている。この粉末を織成体の表面に塗布し、赤外線ランプで融解して微小液滴を形成する。 1 to 22 show a method of manufacturing a rear spar of a composite material. In the first manufacturing step (stage) shown in FIG. 1, a laminate 1 composed of a plurality of dry fiber layers is assembled on a stacked table 2. Each layer consists of 285 g / m 2 Advanced Unidirectional Weave with 12 K High Tensile Strength (HTS) containing EPR05311 binder. More specifically, each layer is made by weaving carbon fibers extending in one direction together with glass fibers extending in an orthogonal direction by a loom. EPR05311 is supplied as a powdered material by Hexion Specialty Chemicals. This powder is applied to the surface of the woven material and melted with an infrared lamp to form microdroplets.

積層体は、レーザプロジェクタの支援の下で各層ごとに手作業で組み立てる。他の選択肢として、真空グリッパを有するロボットを用いて、裁断機から各層を捕捉して積み重ねる。超音波メスにより各層の周縁部を所望の形状に切断後、積み上げテーブル上に載置する。各層には位置決め孔３６（図１５に示す）および基準ピンホール２８（図１７に示す）も形成し、その後、層を積み重ねる。第３の選択肢として、ロールから層材料を引き出しつつ、積み上げテーブルの頂部を走行して、各層を所定形状に切断するシステムを使用することもできる。   The laminate is assembled manually for each layer with the assistance of a laser projector. Another option is to use a robot with a vacuum gripper to capture and stack each layer from the cutter. The peripheral part of each layer is cut into a desired shape with an ultrasonic knife, and then placed on a stacked table. Each layer is also formed with a positioning hole 36 (shown in FIG. 15) and a reference pinhole 28 (shown in FIG. 17), after which the layers are stacked. As a third option, it is possible to use a system that cuts each layer into a predetermined shape by running the top of the stacking table while pulling the layer material from the roll.

なお、図１において、テーブル２の断面のみを示すが、積層体を載置するテーブルの上面３はほぼ水平かつ平面状であることに留意されたい。   In FIG. 1, only the cross section of the table 2 is shown, but it should be noted that the upper surface 3 of the table on which the stacked body is placed is substantially horizontal and planar.

図２は、雄金型４、ベースプレート１２、および支持フレーム１３を示す図である。雄金型４には、一連のそれぞれ独立した５個のマンドレル５〜９を設ける。マンドレルはそれぞれ個別にベースプレート１２にボルト留めする。支持フレーム１３には１対の回転支軸２１，２２を設ける。これら回転支軸２１，２２は、マンドレルをベースプレートにボルト留めした後、図３に示すＡ字型フレーム２３，２４に回転支軸２１，２２を回転可能に取り付ける。搬送トロリ２５を支持フレーム１３の下方に移動して取り付け、搬送トロリをジャッキアップして、Ａ字型フレーム２３，２４に支持フレームの重みがかからないようにする。   FIG. 2 is a view showing the male mold 4, the base plate 12, and the support frame 13. The male mold 4 is provided with a series of five independent mandrels 5-9. Each mandrel is individually bolted to the base plate 12. The support frame 13 is provided with a pair of rotating support shafts 21 and 22. The rotating support shafts 21 and 22 are rotatably attached to the A-shaped frames 23 and 24 shown in FIG. 3 after the mandrel is bolted to the base plate. The transport trolley 25 is moved and attached below the support frame 13 and the transport trolley is jacked up so that the weight of the support frame is not applied to the A-shaped frames 23 and 24.

図４はベースプレート１２および雄金型の下側面を示す。ベースプレートは一連の７個の孔を有し、図４ではその孔を通してマンドレル５〜９が見える。図５は、１個の孔１０を含むベースプレート１２の一方の端部における上側面を示す。孔１０の周囲には、シール溝３０、１対の円錐ピン３１、および１対の締結穴３２を設ける。図６はマンドレル５を示し、見えない部分の詳細を点線で示す。マンドレル５をベースプレート１２に装着するとき、円錐ピン３１がマンドレル下側面の穴３３に嵌合し、締結具（図示せず）をマンドレル５下側面のネジ穴３４にねじ込に、マンドレルをベースプレートに固定する。その他のマンドレル６〜９も同様にベースプレートに装着する。   FIG. 4 shows the lower surface of the base plate 12 and the male mold. The base plate has a series of seven holes through which the mandrels 5-9 are visible. FIG. 5 shows an upper side surface at one end of the base plate 12 including one hole 10. Around the hole 10, a seal groove 30, a pair of conical pins 31, and a pair of fastening holes 32 are provided. FIG. 6 shows the mandrel 5 and details of the invisible part are indicated by dotted lines. When the mandrel 5 is attached to the base plate 12, the conical pin 31 is fitted into the hole 33 on the lower side surface of the mandrel, a fastener (not shown) is screwed into the screw hole 34 on the lower side surface of the mandrel 5, and the mandrel is attached to the base plate. Fix it. The other mandrels 6 to 9 are similarly mounted on the base plate.

図７ａおよび図７ｂはＬ字型リブポストの半部をプレス成形する方法を示す。平板状の乾燥繊維積層体１４を雄金型１５と雌金型１６との間でプレス成形して、Ｌ字型の予形成体（プリフォーム）１１を形成する。次に、この予形成体１１を切断工具で所望の形状に切断する。マンドレル５をベースプレートに固定した後、そのような予形成体１１の１個を端部側のマンドレル５上に配置する。続いて、第２の予形成体１１をマンドレル６に載置し、このマンドレル６をベースプレートに取り付けて、各予形成体１１が背中合わせに突き合わせて図３に示すＴ字型のリブポスト１７を形成する。その後、残りのマンドレル７〜９およびそれらに関連するリブポスト１７の半部を同様に据え付ける。図３において、３個のＴ字型リブポスト１７〜１９を示す。また、図３には、形状の異なる第４のリブポスト２０も示す。   7a and 7b show a method of press-molding half of the L-shaped rib post. The flat dry fiber laminate 14 is press-molded between the male mold 15 and the female mold 16 to form an L-shaped preform (preform) 11. Next, the preform 11 is cut into a desired shape with a cutting tool. After fixing the mandrel 5 to the base plate, one such preform 11 is placed on the mandrel 5 on the end side. Subsequently, the second preform 11 is placed on the mandrel 6, this mandrel 6 is attached to the base plate, and each preform 11 abuts back to back to form the T-shaped rib post 17 shown in FIG. . Thereafter, the remaining mandrels 7-9 and their associated rib post 17 halves are similarly installed. In FIG. 3, three T-shaped rib posts 17-19 are shown. FIG. 3 also shows a fourth rib post 20 having a different shape.

そして、ヌードルフィラー（図示せず）をリブポスト１７〜２０に手作業で組み付け、乾燥繊維中の結合剤を局所的に加熱することにより、ヌードルフィラーを所定位置に固定する。   And a noodle filler (not shown) is assembled | attached manually to the rib posts 17-20, and a noodle filler is fixed to a predetermined position by heating the binder in a dry fiber locally.

リブポストとマンドレルを組み立てた後、搬送トロリ２５を降下させて片側に移動する。次に、支持フレームを１８０°回転する。積層体１を担持する積み上げテーブル２を、図８に示すように、アセンブリの下方に移動した搬送トロリ２５上に載置する。   After assembling the rib post and mandrel, the transport trolley 25 is lowered and moved to one side. Next, the support frame is rotated 180 °. As shown in FIG. 8, the stacking table 2 that carries the stacked body 1 is placed on a transport trolley 25 that has moved below the assembly.

ベースプレートから突出するピン３５を積み上げテーブルの位置決め穴に挿入し、積み上げテーブル２を雄金型の下側で精密に位置決めする。図９は、この作業段階における雄金型４および積み上げテーブル２を片側から見た側面図であるが、ピン３５を示していない。その後、搬送トロリ２５をジャッキアップして、積層体１を金型４に押し付け、テーブル２をベースプレート１２にネジ付きロッド（図示せず）によりボルト留めする。このネジ付きロッドは、支持フレームの周縁に設けた孔３９および積み上げテーブル２の周縁に設けた孔（図示せず）に貫通する。図１０に最も明示するように、雄金型４は、積層体１の中央ストリップのみを圧縮し、その中央ストリップの両側のストリップはほとんど圧縮しないままにする。   The pins 35 protruding from the base plate are inserted into the positioning holes of the stacking table, and the stacking table 2 is precisely positioned below the male mold. FIG. 9 is a side view of the male mold 4 and the stacking table 2 viewed from one side in this work stage, but does not show the pins 35. Thereafter, the transport trolley 25 is jacked up, the laminate 1 is pressed against the mold 4, and the table 2 is bolted to the base plate 12 with a threaded rod (not shown). The threaded rod passes through a hole 39 provided at the periphery of the support frame and a hole (not shown) provided at the periphery of the stacked table 2. As best shown in FIG. 10, the male mold 4 compresses only the central strip of the laminate 1, leaving the strips on both sides of the central strip almost uncompressed.

その後、マンドレルを加熱して、積層体の中央ストリップにおける結合剤を融解し、図１１に示す、複数層の結合積層体１ａを形成する。マンドレルの加熱は、図１０に示すマンドレルとベースプレートとの間のキャビティ３９内に設けた輻射ヒータ（図示せず）により行う。   Thereafter, the mandrel is heated to melt the binder in the central strip of the laminate, thereby forming a multi-layered laminate 1a shown in FIG. The mandrel is heated by a radiant heater (not shown) provided in the cavity 39 between the mandrel and the base plate shown in FIG.

中央ストリップ両側のストリップ内の各層は結合されず、依然として互いにスライド可能である。図１１には示さないが、結合した中央ストリップはまた、雄金型の下面における様々な造形部の形状を保有する。   The layers in the strip on both sides of the central strip are not joined and can still slide on each other. Although not shown in FIG. 11, the joined central strips also retain various shaped features on the underside of the male mold.

次に、トロリ２５を下降して取り外し（図１２参照）、支持フレーム１３を１８０°回転した後、トロリ２５を移動してアセンブリの下側に戻し、ジャッキアップして、Ａ字型フレーム２３，２４にアセンブリの重みがかからないようにして、積み上げテーブル２を取り外す（図１３参照）。   Next, the trolley 25 is lowered and removed (see FIG. 12), the support frame 13 is rotated by 180 °, the trolley 25 is moved back to the lower side of the assembly, jacked up, and the A-shaped frame 23, The stacking table 2 is removed so that the weight of the assembly is not applied to 24 (see FIG. 13).

図１４は、雄金型、ベースプレート、および支持フレームの側面図であり、結合積層体１ａを示している。図１１同様、結合積層体１ａは概略的にのみ示し、実際は、雄金型上面の長さ方向の輪郭形状に合致する。   FIG. 14 is a side view of the male mold, the base plate, and the support frame, and shows the bonded laminate 1a. As in FIG. 11, the bonded laminate 1a is shown only schematically, and actually matches the contour shape in the length direction of the upper surface of the male mold.

この時点で、ガイドピン２６を、積層体の長さに沿う様々な位置決め孔から雄金型４の相補的な位置決め穴に挿入する。これら位置決め穴は、図１４には示さないが、図１５に参照符号３６および３７で示す（ただし、図１５は、ピン２６を位置決め穴３６、３７から取り外した後の積層体および金型の断面図であることを付記する）。   At this point, the guide pins 26 are inserted into the complementary positioning holes of the male mold 4 from various positioning holes along the length of the laminate. These positioning holes are not shown in FIG. 14, but are indicated by reference numerals 36 and 37 in FIG. 15 (however, FIG. 15 shows a cross section of the laminate and mold after the pin 26 is removed from the positioning holes 36 and 37). Note that this is a figure).

積み上げテーブル２を取り外した後、雌金型２７をアセンブリの上方に引き揚げ、図１６に示す位置から図１７に示す位置まで降下させる。液圧アクチュエータ３０により、約２バールの圧力を加えて、各金型を相互に接近させる。これにより、雄金型４と雌金型２７との間の型キャビティ内における複数層の結合積層体をプレス成形し、図１７に示すような正味厚さを有するコの字型断面の予形成体１ｂを形成する。   After removing the stacking table 2, the female die 27 is pulled up above the assembly and lowered from the position shown in FIG. 16 to the position shown in FIG. 17. The hydraulic actuator 30 applies a pressure of about 2 bar to bring the molds closer together. As a result, a multi-layer bonded laminate in the mold cavity between the male mold 4 and the female mold 27 is press-molded, and a U-shaped cross section having a net thickness as shown in FIG. Form body 1b.

予形成体の結合した中央ストリップは桁（スパー）のウェブ部を形成し、そのウェブ部の両側の非結合部は雌金型の作用により下方に曲げられ、スパーのフランジ部を構成する。非結合フランジ部の各層は、プレス成形ステップにおいて曲げられると、互いにスライドする。好ましくは、フランジ部とウェブ部が交わる湾曲した丸み（radius）部における層も非結合とし、プレス成形中に層が互いにスライドできるようにする。   The central strip to which the preform is joined forms a web portion of a spar, and the unjoined portions on both sides of the web portion are bent downward by the action of the female mold to constitute the flange portion of the spar. The layers of the unbonded flange portion slide on each other when bent in the press molding step. Preferably, the layers at the curved radius where the flange and web portions meet are also unbonded so that the layers can slide together during press molding.

結合ウェブ部領域に設けたガイドピン２６により、プレス成形中、積重ね体が雄金型に対してスライドしないようにする。また、ウェブ部を結合してからプレス成形することにより、ウェブ部中の各層がプレス成形中に互いにスライドしないようにする。   A guide pin 26 provided in the connecting web portion region prevents the stack from sliding relative to the male mold during press molding. Further, the web portions are joined and then press-molded so that the layers in the web portion do not slide with each other during press molding.

ウェブ部内の各層ではなくフランジ部内の各層だけをプレス成形中互いにスライド可能とすることで、層がしわになるのを防止または少なくとも軽減する。   By making only the layers in the flange portion, not the layers in the web portion, slidable together during press molding, the layers are prevented or at least reduced from wrinkling.

雌金型２７は１対の基準ピンを備え、各基準ピンの端部は、雌金型の対応する穴に圧嵌して収容される。図１７には、雌金型の穴２９に嵌合したこのような基準ピン２８の１個を示す。図１７に示すように、基準ピン２８を、積層体の結合中央ストリップに予め形成した基準孔３１に挿入する。   The female die 27 includes a pair of reference pins, and the end portions of the respective reference pins are received by being press-fitted into corresponding holes of the female die. FIG. 17 shows one such reference pin 28 fitted in the female mold hole 29. As shown in FIG. 17, the reference pin 28 is inserted into a reference hole 31 formed in advance in the coupling center strip of the laminate.

次に、注入口および浸出口（図示せず）をエポキシ樹脂の供給源に連結する。雌金型の外側に取り付けた電気的加熱素子および雄金型内の輻射ヒータにより、予形成体の温度を１２０℃まで上昇させる。加熱中、型キャビティを真空にして、予形成体内の水分を完全に除去する。そして、液状エポキシ樹脂を注入口から型キャビティに注入し、予形成体およびリブポストに注入する。注入後、各金型の温度を１８０℃に上昇させ、約２時間にわたり樹脂を硬化させる。   Next, the inlet and dip (not shown) are connected to a source of epoxy resin. The temperature of the preform is raised to 120 ° C. by an electrical heating element attached to the outside of the female mold and a radiant heater in the male mold. During heating, the mold cavity is evacuated to completely remove moisture from the preform. Then, a liquid epoxy resin is injected into the mold cavity from the injection port, and is injected into the preform and the rib post. After pouring, the temperature of each mold is raised to 180 ° C. and the resin is cured for about 2 hours.

次に、１８０℃で雌金型を取り除くと、図１８に示す硬化したスパー１ｃが現れる。図１９は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。図１９に示すように、マンドレル５とマンドレル６との間の間隙３８は垂線に対しわずかに傾斜して延在する。結果として、この穴３８に収容されるリブポスト１７のブレードにより、雌金型を垂直に持ち上げるとき、スパー１ｃが雄金型から離れて持ち上がってしまうのを防止することができる。   Next, when the female mold is removed at 180 ° C., the hardened spar 1c shown in FIG. 18 appears. 19 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 19, the gap 38 between the mandrel 5 and the mandrel 6 extends with a slight inclination with respect to the normal. As a result, when the female mold is lifted vertically by the blade of the rib post 17 accommodated in the hole 38, the spar 1c can be prevented from being lifted away from the male mold.

その後、防護ブランケット（図示せず）を、硬化したスパー１ｃの上に載置し、支持フレーム１３を図２０に示す位置まで１８０°回転する。その下側に搬送トロリ２５を戻し、スパーに対しジャッキアップする。雄金型内の輻射ヒータの接続を切断する。アセンブリが冷却したとき、まずベースプレート１２をマンドレルから取り外し、マンドレルを所定の順序で１個ずつスパー１ｃから取り外す。この順序は、マンドレルの幾何学的配列（ジオメトリ）そのものにより決定されるものである。図２１に、マンドレル７を取り外す際の例を示し、図２２にマンドレル６を取り外した際の例を示す。代案として、マンドレル９，８，７，６をこの順序で取り外すこともできる。   Thereafter, a protective blanket (not shown) is placed on the hardened spar 1c, and the support frame 13 is rotated 180 ° to the position shown in FIG. The transport trolley 25 is returned to the lower side and jacked up with respect to the spar. Disconnect the radiation heater in the male mold. When the assembly cools, the base plate 12 is first removed from the mandrel, and the mandrels are removed one by one from the spar 1c in a predetermined order. This order is determined by the mandrel geometry itself. FIG. 21 shows an example when the mandrel 7 is removed, and FIG. 22 shows an example when the mandrel 6 is removed. As an alternative, the mandrels 9, 8, 7, 6 can be removed in this order.

図２３〜図２５に、積層体の接合およびプレス成形する方法を示すが、この方法は、結合ステップにおいて積み上げテーブルを使用する図１０に示した方法の代案として用いることができるものである。この場合、図２３に示すように、非結合の複数層の積層体を雄金型４上に担持する。平坦なレイアップテーブル２上に各層を積み上げ、つぎに上述したのと同様の方法（すなわち、積層体を雄金型の下方に配置して、両方を反転させ、積み上げテーブルを取り外す）により雄金型４上に移し換える。雌金型２７は、出っ張った中央ストリップ４１を有するプレート４０を担持する。雌金型を降下させて、ストリップ４１により積層体をプレスする。積層体を雄金型により加熱し、中央ストリップ４１中の結合剤を融解して、図２４に示す結合積層体を形成する。つぎに、プレート４０を取り外し、雌金型を図２５に示すように降下させて、結合積層体をプレス成形する。   FIGS. 23 to 25 show a method of joining and press-molding the laminates, and this method can be used as an alternative to the method shown in FIG. 10 using a stacking table in the joining step. In this case, as shown in FIG. 23, a non-bonded multi-layer laminate is supported on the male mold 4. Each layer is stacked on the flat layup table 2, and then the male metal by the same method as described above (that is, the laminated body is arranged below the male metal mold, both are reversed and the stacked table is removed). Transfer to mold 4. The female mold 27 carries a plate 40 having a protruding central strip 41. The female mold is lowered and the laminate is pressed by the strip 41. The laminate is heated with a male mold to melt the binder in the central strip 41 to form the bonded laminate shown in FIG. Next, the plate 40 is removed, the female mold is lowered as shown in FIG. 25, and the bonded laminate is press-molded.

図２６〜図３２に、複合後部桁（スパー）を製造する方法のさらなる代替的な方法のいくつかの初期ステップを示す。   26-32 illustrate some initial steps of a further alternative method of manufacturing a composite spar.

図２６に積み上げテーブル５０を示す。テーブル５０を軽量トラス支持構体５１上に取り付ける。テーブルは、両側１対のマットストリップ５２，５３、および５個のヒータマット５４の列を備える。これらマットは全て同一材料から形成するが、ヒータマット５４は電気的加熱素子（図示せず）を備えるが、両側のマットストリップ５２，５３には電気的加熱素子を備えない。   FIG. 26 shows the stacked table 50. A table 50 is mounted on a lightweight truss support structure 51. The table comprises a pair of mat strips 52, 53 on both sides and a row of five heater mats 54. These mats are all formed of the same material, but the heater mat 54 includes an electric heating element (not shown), but the mat strips 52 and 53 on both sides do not include an electric heating element.

ヒータマット列の両側端部における２個のヒータマット５４には、基準ピンホール５５を設け、ヒータマットの若干には位置決め孔５６を設ける。ヒータマット５４はまた、規則的に配列した小さな真空ポート孔を有する。真空ポート孔は図２６には図示しないが、その若干を図２８に参照符号５７で示す。なお、両側のマットストリップ５２，５３にはこれらの真空ポート孔を設けない。   Reference pin holes 55 are provided in the two heater mats 54 at both end portions of the heater mat row, and positioning holes 56 are provided in some of the heater mats. The heater mat 54 also has regularly arranged small vacuum port holes. Although the vacuum port holes are not shown in FIG. 26, some of them are indicated by reference numeral 57 in FIG. Note that these vacuum port holes are not provided in the mat strips 52 and 53 on both sides.

図２７および図２８（テーブルにわたる断面図）に示すように、複数層の積層体５８をマット５２〜５４上に置く。次に、当て板５９を積層体の中央部分に配置し、その上に第２のヒータマット列としての５個のヒータマット６０、フェルトブリーザ層６１、および真空バッグ６２を配置する。真空バッグ６２の周縁をストリップ５２，５３に対しシールテープ６３で密閉し、Ｇクランプ６４によりテーブルに対し所定位置に保持する。   As shown in FIG. 27 and FIG. 28 (cross-sectional view across the table), a multi-layer laminate 58 is placed on the mats 52-54. Next, the contact plate 59 is disposed in the center portion of the laminate, and the five heater mats 60, the felt breather layer 61, and the vacuum bag 62 as the second heater mat row are disposed thereon. The peripheral edge of the vacuum bag 62 is sealed with the sealing tape 63 against the strips 52 and 53, and held in a predetermined position with respect to the table by the G clamp 64.

その後、積み上げテーブルの下側の真空チャンバ６５を抽気し、レイアップテーブルの真空ポート孔６６およびヒータマット５４の真空ポート孔５７を介して真空バッグと積み上げテーブルとの間を部分的に真空状態にする。マットストリップ５２，５３およびヒータマット５４を積み上げテーブルに結合して、密封の気密性を確保する。図２７および図２８に示すように、真空バッグ６０はテーブルに吸着し、当て板と積み上げテーブルとの間で積層体を圧縮する。つぎに、ヒータマット５４，６０を作動させて、積層体の中央部分を接合する。   Thereafter, the vacuum chamber 65 on the lower side of the stacking table is bleed, and the vacuum bag and the stacking table are partially evacuated through the vacuum port hole 66 of the layup table and the vacuum port hole 57 of the heater mat 54. To do. The mat strips 52 and 53 and the heater mat 54 are coupled to the stacking table to ensure hermetic sealing. As shown in FIGS. 27 and 28, the vacuum bag 60 is adsorbed to the table and compresses the laminate between the backing plate and the stacked table. Next, the heater mats 54 and 60 are operated to join the central portion of the laminate.

なお、図２７および図２８からは明らかではないが、当て板５９の底面の形状は、雄金型６７の輪郭に合致するよう形成する。なお、しかし、当て板５９の幅は雄金型６７の幅よりもやや狭くする。これにより、フランジ部とウェッブ部が交わる湾曲した丸み(radius)部においては層が確実に非接合状態となり、プレス成形中、各層が互いにスライド可能となる。   Although not apparent from FIGS. 27 and 28, the shape of the bottom surface of the contact plate 59 is formed so as to match the contour of the male die 67. However, the width of the contact plate 59 is slightly narrower than the width of the male die 67. This ensures that the layers are in a non-bonded state at the curved radius where the flange and web portions meet, allowing the layers to slide together during press molding.

接合ステップ後、真空を解除し、シールテープ６３、クランプ６４、真空バッグ６２、および頂部のヒータマット６０を取り外す。当て板５９は、ヒータマットの穴５５、５６と一致する基準ピンホール（図示せず）および位置決め孔（図示せず）を有する。基準ピンホールおよび位置決め孔を（図１５および図１７に示す穴３１，３６と同様に）、当て板５９の孔を通して接合した積層体にチューブドリルで開ける。この方法は、２００８年４月２８日付で出願したファイル参照番号ＸＡ２８３３の同時系属中の英国特許出願第０８０７６３９．０号明細書に記載され、その内容は参照することにより本明細書に援用される。この方法は、先の実施形態について説明した、より手間のかかる方法、すなわち各層ごとに個別に孔を形成してから組み立てる方法とは対照的である。   After the joining step, the vacuum is released and the sealing tape 63, the clamp 64, the vacuum bag 62, and the top heater mat 60 are removed. The contact plate 59 has a reference pin hole (not shown) and a positioning hole (not shown) that coincide with the holes 55 and 56 of the heater mat. A reference pin hole and a positioning hole (similar to the holes 31 and 36 shown in FIGS. 15 and 17) are opened with a tube drill in the laminated body joined through the hole of the contact plate 59. This method is described in British patent application No. 0807639.0 filed on April 28, 2008, filed reference number XA2833, co-generic, the contents of which are incorporated herein by reference. The This method is in contrast to the more time-consuming method described in the previous embodiment, that is, the method in which holes are individually formed for each layer and then assembled.

次に、当て板５９を取り外し、真空を作動させて接合積層体の中央部を積み上げテーブルにクランプする。積層体の端縁を迅速離脱トグルクランプ又はＧクランプ６４と同様のＧクランプで積み上げテーブルにクランプする。つぎに、床に設置した柱状段部反転固定具（floor-mounted pillar stile turnover fixture）およびロータリーアクチュエータ（図示せず）により、積み上げテーブルを反転する。真空を維持したまま接合積層体を担持する積み上げテーブルを雄金型上まで降下させる。つぎに真空を解除し、ヒータマットを担持する積み上げテーブルを取り外す。   Next, the contact plate 59 is removed, and a vacuum is activated to clamp the central portion of the bonded laminate to the stacked table. The edge of the laminate is clamped to the stacking table with a quick release toggle clamp or a G clamp similar to the G clamp 64. Next, the stacked table is inverted by a floor-mounted pillar stile turnover fixture and a rotary actuator (not shown) installed on the floor. While maintaining the vacuum, the stacked table carrying the bonded laminate is lowered onto the male mold. The vacuum is then released and the stacking table carrying the heater mat is removed.

積み上げテーブル５０は軽量複合サンドイッチ構造により形成し、軽量トラスフレーム５１上に取り付け、積層体を変形させずに積み上げテーブルを反転するのを容易にする。   The stacking table 50 is formed of a lightweight composite sandwich structure and is mounted on a lightweight truss frame 51 to facilitate reversing the stacking table without deforming the stack.

この時点で、このプロセスは、先の実施形態における図１３および図１４に示す段階と同じ段階であり、樹脂の硬化を含む後続のステップは、上述の実施形態と同一である。   At this point, the process is the same stage as shown in FIGS. 13 and 14 in the previous embodiment, and the subsequent steps including resin curing are the same as in the previous embodiment.

図２９に、雄金型６７の一部を示す。雄金型６７は、図１〜図２２に示す実施形態において説明した雄金型４の代替として用いることのできるものである。雄金型６７は、単独ピースとして構成する。雄金型６７を、図３２に示すように、ベースプレート８２と一体化して形成する、またはベースプレート８２にネジ留めすることもできる。ベースプレート８２は図２９には示していない。   FIG. 29 shows a part of the male mold 67. The male mold 67 can be used as an alternative to the male mold 4 described in the embodiment shown in FIGS. The male mold 67 is configured as a single piece. The male mold 67 may be formed integrally with the base plate 82 or screwed to the base plate 82 as shown in FIG. The base plate 82 is not shown in FIG.

単独ピースとしての雄金型６７は、一連のマンドレル５〜９により形成した雄金型４とは対照的である。しかしながら、雄金型６７の外側輪郭は雄金型４と同様であり、例えば、湾曲した丸み付きコーナー（radius corners）６９、***部、くぼみ等を有して形成される。   The male mold 67 as a single piece is in contrast to the male mold 4 formed by a series of mandrels 5-9. However, the outer contour of the male mold 67 is the same as that of the male mold 4, and is formed with, for example, curved radius corners 69, ridges, depressions, and the like.

雄金型６７には、一連のテーパ付き凹部６８を形成し、このような凹部６８の一つを図２９に示す。各凹部６８の底部において、１対の液圧ラム７４を孔７３に収容する。１対のカセット半部７５ａおよび７５ｂが合わさってカセットを構成し、このカセットを図３０ａに示すように、凹部６８に挿入する。ラム７４はその先端にディスク７６を有し、２個のカセット半部７５ａ，７５ｂのそれぞれに設けた対応するノッチ７７に嵌合する。   The male mold 67 is formed with a series of tapered recesses 68, one of which is shown in FIG. A pair of hydraulic rams 74 are received in the holes 73 at the bottom of each recess 68. A pair of cassette halves 75a and 75b are combined to form a cassette, which is inserted into recess 68 as shown in FIG. 30a. The ram 74 has a disk 76 at its tip, and fits into a corresponding notch 77 provided in each of the two cassette halves 75a and 75b.

ラムを用いてカセット半部を図３０ａおよび図３０ｂに示す位置までわずかに押し上げる。カセット半部は、ばね組立体７８により互いに離れる方向に付勢され、ラムにより押し上げられるにつれてわずかに離れるため、カセット半部間に隙間を生ずる。   A ram is used to push the cassette half up slightly to the position shown in FIGS. 30a and 30b. The cassette halves are biased away from each other by the spring assembly 78 and slightly separated as they are pushed up by the ram, creating a gap between the cassette halves.

次に、図７ａおよび図７ｂに示すように形成した１対のＬ字型のリブポスト予形成体７９ａ，７９ｂを、カセット半部７５ａ，７５ｂに設けた対応する凹部８０ａ，８０ｂ上に配置する。カセット半部およびリブポスト予形成体を、空圧ラム７４によりディスク７６をノッチ７７の下面に係合させることにより、下方に引き下げる。カセット半部は、ばね組立体７８の付勢力に抗して図３１および図３２に示す位置に引き下げられるとき、凹部６８のテーパ付き壁部により強制的に合体する。リブポスト予形成体は、図７ａ，図７ｂにつき説明したようにプレス成形することにより、ある程度のデバルキング（de-bulking:圧密（減容）化）を達成するが、最終的な正味厚みにするにはさらなるデバルキングが必要となることがある。この場合、カセット半部を互いに近づけることによりリブポストをさらに圧縮して、最終的に所望の正味厚さにデバルキングする。ばね組立体７８はガイドピン８１を有し、それにより、この作業プロセス全体にわたり、リブポストにおける２個の半部の整列状態を維持する。   Next, a pair of L-shaped rib post preforms 79a and 79b formed as shown in FIGS. 7a and 7b are disposed on corresponding recesses 80a and 80b provided in the cassette halves 75a and 75b. The cassette half and rib post preform are pulled down by engaging the disk 76 with the lower surface of the notch 77 by means of a pneumatic ram 74. When the cassette halves are pulled down to the position shown in FIGS. 31 and 32 against the biasing force of the spring assembly 78, they are forced to merge by the tapered wall of the recess 68. The rib post preform will achieve some de-bulking by pressing as described with reference to FIGS. 7a and 7b, but to the final net thickness. May require further debulking. In this case, the rib posts are further compressed by bringing the cassette halves closer together, and finally debulked to the desired net thickness. The spring assembly 78 has a guide pin 81, thereby maintaining the alignment of the two halves of the rib post throughout this work process.

雄金型６７を雄金型４の代わりに用いて、図１０または図２３に示すように積層体を結合することができる。代案として、雄金型６７を、図２６〜図２８に示す真空結合方法と組み合わせて利用することもできる。   The male mold 67 can be used in place of the male mold 4 to bond the laminate as shown in FIG. 10 or FIG. As an alternative, the male mold 67 can be used in combination with the vacuum coupling method shown in FIGS.

雌金型を硬化後の雄金型６７から取り外した後、図２１および図２２に示す方法とは異なる方法で、雄金型６７から硬化したスパーを分離する。この場合、ラム７４によりカセットを凹部からエジェクトし、スパーを雄金型から押し出すことにより、硬化したスパーを雄金型６７から分離する。   After the female mold is removed from the cured male mold 67, the cured spar is separated from the male mold 67 by a method different from the method shown in FIGS. In this case, the cured spar is separated from the male mold 67 by ejecting the cassette from the recess by the ram 74 and pushing out the spar from the male mold.

以上、本発明を１つまたはそれ以上の好ましい実施形態により説明したが、以下の特許請求の範囲により示される本発明の範囲を逸脱することなく様々な改変および変更が可能であることが理解されよう。   While the invention has been described in terms of one or more preferred embodiments, it will be understood that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the claims below. Like.

Claims (29)

複合材を製造する方法であって、
（ａ）各層が複数の補強素子を有する複数層の積層体を積み上げテーブル上で組み立てる組み立てステップと、
（ｂ）前記複数層の積層体の第1部分を結合して、部分的に結合した複数層の積層体を形成するが、前記複数層の積層体の第２部分は非結合のままとする、結合ステップと、
（ｃ）前記部分的に結合した複数層の積層体を１対の金型間の型キャビティ内でプレス成形して、整形した予形成体を形成するプレス成形ステップであって、このプレス成形ステップ中に、前記積層体の前記第２部分の複数層は互いにスライドする、該プレス成形ステップと、
（ｄ）前記型キャビティ内の前記整形した予形成体に液状マトリクス材料を注入する注入ステップと、および
（ｅ）前記液状マトリクス材料を硬化させる硬化ステップと、
を有する方法。 A method of manufacturing a composite material, comprising:
(A) an assembly step of assembling a multi-layer stack having a plurality of reinforcing elements in each layer on a stacked table;
(B) The first portion of the multi-layer stack is bonded to form a partially bonded multi-layer stack, but the second portion of the multi-layer stack remains unbonded. The join step,
(C) a press-molding step of press-molding the partially bonded multi-layer laminate in a mold cavity between a pair of molds to form a shaped preform, the press-molding step A plurality of layers of the second part of the laminate slide together, the pressing step;
(D) an injection step of injecting a liquid matrix material into the shaped preform in the mold cavity; and (e) a curing step of curing the liquid matrix material;
Having a method. 請求項１に記載の方法において、
前記結合ステップ（ｂ）は、前記複数層の積層体の前記第１部分を加熱して結合剤を融解するステップを有する、方法。 The method of claim 1, wherein
The bonding step (b) comprises heating the first portion of the multilayer stack to melt the binder. 請求項１または２に記載の方法において、
前記結合ステップ（ｂ）は、前記複数層の積層体の選択した部分を、その後のプレス成形ステップ（ｃ）で使用する前記１対の金型のうち一方で加圧するステップを有する、方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein
The bonding step (b) comprises pressing a selected portion of the multi-layer stack with one of the pair of molds used in a subsequent press molding step (c). 請求項３に記載の方法において、
前記結合ステップ（ｂ）は、前記複数層の積層体を積み上げテーブルの頂部に載置した状態で行い、前記方法は、さらに、
前記ステップ（ｂ）と前記ステップ（ｃ）との間で、前記積み上げテーブル、前記部分的に結合した複数層の積層体、および前記金型を反転し、該部分的に結合した複数層の積層体が該金型の頂部にある状態にする、ステップを有する、方法。 The method of claim 3, wherein
The coupling step (b) is performed in a state where the multi-layer stack is placed on the top of a stacked table, and the method further includes:
Between the step (b) and the step (c), the stacking table, the partially bonded multi-layer laminate, and the mold are inverted and the partially bonded multi-layer stack Bringing the body to the top of the mold. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法において、前記積層体は、前記組み立てステップ（ａ）中に、積み上げテーブルのほぼ平坦平面上で組み立てる、方法。   5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the laminate is assembled on a substantially flat plane of a stacking table during the assembly step (a). 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法において、前記結合ステップ（ｂ）は、前記積層体を前記積み上げテーブル上に配置した状態で行う、方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the joining step (b) is performed in a state in which the stacked body is disposed on the stacked table. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、
前記１対の金型は、雄金型および雌金型を有する構成とし、また
該雄金型は一連のマンドレルであり、該マンドレルは、前記ステップ(e)において液状マトリクス材料が硬化した後に、個々に取り外す、方法。 In the method as described in any one of Claims 1-6,
The pair of molds comprises a male mold and a female mold, and the male mold is a series of mandrels, the mandrels after the liquid matrix material is cured in step (e), How to remove individually. 請求項７に記載の方法において、
前記部分的に結合した複数層の積層体は、前記ステップ（ｃ）において、前記雄金型上に配置した前記雌金型を用いてプレス成形し、前記方法は、さらに、
前記ステップ（ｃ）の後に、前記雌金型を取り外すステップ、および
前記雄金型および前記整形した予形成体を反転し、該雄金型を該整形した予形成体の上方にある状態にするステップ、を有し、また
前記マンドレルは、反転した後の前記整形した予形成体から上方に取り外す、方法。 The method of claim 7, wherein
In the step (c), the partially bonded multi-layered laminate is press-molded using the female mold disposed on the male mold, and the method further includes:
After the step (c), removing the female mold, and inverting the male mold and the shaped preform so that the male mold is above the shaped preform. And wherein the mandrel is removed upward from the shaped preform after inversion. 請求項７または８記載の方法において、前記硬化ステップ（ｃ）で前記液状マトリクス材料が硬化したのち、前記一連のマンドレルを所定の順序で１個ずつ取り外す、方法。   9. The method according to claim 7 or 8, wherein the series of mandrels are removed one by one in a predetermined order after the liquid matrix material is cured in the curing step (c). 請求項７に記載の方法において、さらに、
付加的なコンポーネントを１対の前記マンドレル間の隙間に配置するステップ、
前記１対の前記マンドレル間の前記隙間内における前記付加的なコンポーネントに液状マトリクス材を注入するステップ、および
前記付加的なコンポーネント内の前記液状マトリクス材料を硬化させるステップ、
を有する方法。 The method of claim 7, further comprising:
Placing additional components in the gap between the pair of mandrels;
Injecting a liquid matrix material into the additional component in the gap between the pair of mandrels; and curing the liquid matrix material in the additional component;
Having a method. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
１個またはそれ以上のピンを挿入するピン挿入ステップであって、各ピンは前記部分的に結合した複数層の積層体に設けた対応する孔に収容し、該１個またはそれ以上のピンは前記プレス成形ステップ（ｃ）および前記注入ステップ（ｄ）中に、所定位置にとどまる、該ピン挿入ステップ、
を有する方法。 The method according to any one of claims 1 to 10, further comprising:
A pin insertion step for inserting one or more pins, each pin being accommodated in a corresponding hole provided in the partially bonded multi-layer stack, wherein the one or more pins are The pin insertion step, which remains in place during the press molding step (c) and the pouring step (d);
Having a method. 請求項１１記載の方法において、前記ピンのそれぞれは、前記１対の金型のうち一方によって担持し、前記プレス成形ステップ（ｃ）で前記金型を互いに組み合わせるとき、互いに部分的に結合した前記積層体における孔内に挿入する、方法。   12. The method of claim 11, wherein each of the pins is carried by one of the pair of molds, and when the molds are combined with each other in the press molding step (c), the pins partially coupled to each other. A method of inserting into a hole in a laminate. 請求項１１記載の方法において、前記ピンのそれぞれは、前記プレス成形ステップ（ｃ）で前記金型を互いに組み合わせる前に、互いに部分的に結合した前記積層体における孔内に挿入する、方法。   12. The method of claim 11, wherein each of the pins is inserted into a hole in the laminate that is partially bonded to each other before the molds are combined with each other in the press molding step (c). 請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の方法において、前記整形した予形成体は、ウェブ部およびこのウェブ部の両側における１対のフランジ部を有するコの字状断面を有し、また前記ウェブ部の少なくとも一部を前記結合ステップ（ｂ）中に結合する、方法。   The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the shaped preform has a U-shaped cross section having a web portion and a pair of flange portions on both sides of the web portion, Also, at least a portion of the web portion is joined during the joining step (b). 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法において、
前記結合ステップは、さらに、
当て板を前記積層体の前記第１部分に載置するステップ、
真空バッグを前記当て板および前記積層体上に配置するステップ、および
前記真空バッグと前記積み上げテーブルとの間に部分的真空を形成して、前記当て板と前記積み上げテーブルとの間で前記積層体を圧縮するステップ、を有する、方法。 15. A method according to any one of claims 1-14,
The combining step further comprises:
Placing a backing plate on the first portion of the laminate;
Placing a vacuum bag on the backing plate and the stack; and forming a partial vacuum between the vacuum bag and the stacking table to form the stack between the backing plate and the stacking table. Compressing the method. 請求項１５記載の方法において、前記部分的真空は、前記積み上げテーブルにおける複数個の真空ポートを介して形成する方法。   The method of claim 15, wherein the partial vacuum is formed through a plurality of vacuum ports in the stacking table. 請求項１６に記載の方法において、
前記真空ポートは前記積層体の前記第１部分に隣接して配置し、
前記積層体の前記第２部分に隣接する箇所には前記真空ポートを形成しない、方法。 The method of claim 16, wherein
The vacuum port is disposed adjacent to the first portion of the stack;
The method wherein the vacuum port is not formed at a location adjacent to the second portion of the laminate. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
付加的なコンポーネントを、カセットを構成する２個またはそれ以上のカセット部分間に配置するステップ、
前記カセットを、前記金型のうちの一方に設けた凹部に挿入するステップ、
液状マトリクス材料を、前記凹部内の前記付加的なコンポーネントに注入するステップ、および
前記付加的なコンポーネント内の前記液状マトリクス材料を硬化させるステップ、を有する方法。 The method according to any one of claims 1 to 17, further comprising:
Placing additional components between two or more cassette parts comprising the cassette;
Inserting the cassette into a recess provided in one of the molds;
Injecting a liquid matrix material into the additional component in the recess and curing the liquid matrix material in the additional component. 請求項１８に記載の方法において、さらに、
硬化した後前記予形成体を前記金型のうち一方から離型するとき、前記カセットを前記凹部からエジェクトするステップ、を有する方法。 The method of claim 18, further comprising:
Ejecting the cassette from the recess when releasing the preform from one of the molds after curing. 請求項１９記載の方法において、前記凹部の底部に収容したラムで前記カセットを押し出すことにより、前記カセットを前記凹部からエジェクトする、方法。   20. The method of claim 19, wherein the cassette is ejected from the recess by pushing the cassette with a ram housed in the bottom of the recess. 請求項１８，１９または２０に記載の方法において、さらに、
前記カセット部分間で前記付加的なコンポーネントを圧縮するステップ、を有する方法。 21. A method according to claim 18, 19 or 20, further comprising:
Compressing the additional component between the cassette portions. 請求項１８〜２１記載の方法において、前記凹部は、前記カセット部分を前記凹部内に挿入するとき、前記カセット部分を互いに押し付け合わせるテーパ付き凹部とした、方法。   22. The method of claim 18-21, wherein the recess is a tapered recess that presses the cassette portions together when the cassette portion is inserted into the recess. 複合材を製造する装置であって、
（ａ）積み上げテーブルと、
（ｂ）１対の金型であり、該１対の金型間の型キャビティ内で部分的に結合した複数層の積層体をプレス成形して整形した予形成体を形成する、該１対の金型と、および
（ｃ）液状マトリクス材料を前記型キャビティ内の前記整形した予形成体に注入する注入ポートと、
を備えた装置。 An apparatus for producing a composite material,
(A) a stacked table;
(B) a pair of molds, wherein the pair of molds is formed by press-molding a plurality of laminated layers partially bonded in a mold cavity between the pair of molds. (C) an injection port for injecting a liquid matrix material into the shaped preform in the mold cavity;
With a device. 請求項２３に記載の装置において、さらに、
前記金型を１対の向き間で回転させるよう構成した支持フレームを備えた装置。 24. The apparatus of claim 23, further:
An apparatus comprising a support frame configured to rotate the mold between a pair of orientations. 請求項２３に記載の装置において、
前記１対の金型は、雄金型および雌金型を有する構成とし、
前記雄金型は一連のマンドレルを有する構成とした、装置。 24. The apparatus of claim 23.
The pair of molds includes a male mold and a female mold,
An apparatus wherein the male mold comprises a series of mandrels. 請求項２３に記載の装置において、
前記金型のうち一方の金型は、該金型に設けた凹部に収容した２個またはそれ以上のカセット部分を有する構成とした、装置。 24. The apparatus of claim 23.
An apparatus in which one of the molds has two or more cassette parts accommodated in a recess provided in the mold. 請求項２６に記載の装置において、さらに、前記凹部から前記カセット部分をエジェクトする手段を備えた装置。   27. The apparatus of claim 26, further comprising means for ejecting the cassette portion from the recess. 請求項２６に記載の装置において、さらに、前記凹部の底部に収容したラムであって、該凹部から前記カセット部分をエジェクトする、該ラムを備えた装置。   27. The apparatus of claim 26, further comprising a ram housed in the bottom of the recess, wherein the ram is ejected from the recess. 請求項２６，２７または２８に記載の装置において、
前記凹部は、前記カセット部分を前記凹部に挿入するとき、前記カセット部分を強制的に押し合わせるテーパ付き凹部とした、装置。 The device according to claim 26, 27 or 28,
The concave portion is a tapered concave portion that forcibly presses the cassette portion when the cassette portion is inserted into the concave portion.
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